III. Thiết kế nối đất nhân tạo
3. Cờng độ sáng I, CANDELA (cd)
Là đại lợng mới nhất đa vào hệ SI hợp lý hóa từ khái niệm về quang thông. Xét một nguồn sáng o gửi ánh sáng lên một mặt S nào đó. Không phải mọi vị trí nào đó trên mặt phẳng đó đều nhận đợc ánh sáng nh nhau, vì vậy quang thông của nguồn ánh sáng phát ra theo từng phơng không đồng đều do cấu trúc của nguồn sáng không đối xứng ( nguồn ánh sáng trong thực tế không phải là nguồn điểm). Vì vạy, để đặc trng cho sự phân bố nhiều hay ít quang thông theo từng phơng của nguồn sáng ngời ta đa ra khái niệm cờng độ sáng.
Xem xét trờng hợp chung khi một nguồn sáng bức xạ quang thông không đồng đều vào không gian quanh nó (hình 1.2).
Cờng độ sáng I: Ω = → Ω → d dF oa I o d lim Trong đó:
dF : Lợng quang thông báo bức xạ từ O đến A dΩ : Góc khối nhìn diện tích ds.
Đơn vị đo cờng độ ánh sáng là Candala, ký hiệu là Cd
) ( 1 ) ( 1 1 Sr Lm Cd = dF ds 0 d
Nh vậy cờng độ ánh sáng luôn gắn lion với một hớng đã chọn và đợc biểu diễn bằng một vec tơ theo hớng đó mà môdun của nó đợc đo bằng candela (cd). Nói cách khác, cờng độ sáng là mật độ không gian của quang thông do nguồn bức xạ.
Candela là cờng độ sáng theo một phơng đã cho của một nguồn bức xạ đơn sắc có tần số : 546.1012 HZ ( X = 555 nm ) và có năng lợng bức xạ là: 1,683 W trong một góc khối Sr.
Nh vaayj cờng độ sáng là mật độ khối của quang thông theo những phơng xác định.
4. Độ rọi E, LUX (lx).
Ngời ta định nghĩa độ rọi là mật độ quang thông trên bề mặt đợc chiếu sáng. Nh vậy nếu một bề mặt diện tích S nhận đợc một quang thông F thì độ rọi E đợc xác định theo công thức:
E =
S F
Đơn vị độ rọi là lux (lx), 1lux =
) ( 1 ) ( 1 2 m lm .
Khi sự chiếu sáng trên bề mặt không đều nên tính trung bình số học ở các điểm khác nhau để tính độ rọi trung bình. Một số giá trị thông thờng khi chiếu sáng tự nhiên hay nhân tạo
*Ngoài trời buổi tra, trời nắng : 100 000 lux.
*Trời có mây : 2000 - 10 000 lux. * Trăng tròn : 0,25 lux.
* Phòng làm việc : 400 - 600 lux. * Nhà ở : 159 - 300 lux. *Phố đợc chiếu sáng : 20 - 25 lux.
Khái niệm về độ rọi còn liên quan đến vị trí của mặt đợc chiếu sáng. Ta coi một nguồn sáng điểm O bức xạ tới một mặt của nguyên tố dS ở cách O một khoảng R, có cờng độ sáng I.
Gọi α là góc hợp bởi pháp tuyến n của dS với phơng R, góc khối dΩ chắn trên một hình cầu bán kính R một diện tích là dS. cosα.
I dF R dS dΩ= .cos2 α = Ta có :
2 cos . R I dS dF E= = α .
Biểu thức này đúng với các nguyên tố bề mặt chứng tỏ rằng độ rọi thay đổi với độ nghiêng tơng đối của bề mặt và tỉ lệ nghịch với bình phơng khoảng cách.
5. Độ chói L, cd/m2.
Các vật đợc chiếu sáng nói chung đợc phản xạ ánh sáng một cách khác nhau và tác động nh một nguồn sáng thứ cấp phát các cờng độ sáng khác nhau theo mọi h- ớng.
Do đó để đặc trng cho quan hệ của nguồn sáng sơ cấp lẫn nguồn sáng thứ cấp đối với mắt, ngời ta bổ sung thêm cách xuất hiện ánh sáng. Quan hệ này đợc minh họa bằng ví dụ sau:
Một đèn sợi đốt 400W thực tế cùng phát ra một quang thông, do đó có cùng một cờng dộ sáng theo mọi hớng dù bóng đèn thủy tinh sáng hay bóng đèn thủy tinh đục. Rõ ràng đối với mắt, cách xuất hiện của hai bóng đèn này là khác nhau, đối với bóng đèn thủy tinh trong ta nhận thấy chói mắt hơn.
Ngời ta định nghĩa độ chói L trong một phơng cho trớc là tỷ số của cờng độ sáng dI theo phơng này trên diện tích biểu kiến của dS.
L = , / 2 cos . Cd m dS dI α .
Độ chói đóng vai trò quan trọng trong kỹ thuật chiếu sáng, nó là cơ sở của các khái niệm về chi giác và thị giác.
6. Hệ số phản xạ, xuyên sáng và hấp thụ ánh sáng:
Nếu có một lợng quang thông Fi tới đập vào bề mặt vật liệu thì có thể xảy ra các trờng hợp sau:
Một phần quang thông tới sẽ phản xạ từ bề mặt đó, ký hiệu: Fρ Một phần quang thông tới sẽ bị vật liệu hấp thụ, ký hiệu : Fα Một phần quang thông tới sẽ xuyên qua vật liệu, ký hiệu : Fτ.. ⇒ Fi = Fρ + Fα + Fτ.. Nếu gọi : ρ ρ = i F F gọi là hệ số phản xạ ánh sáng. α α = i F F gọi là hệ số hấp thụ ánh sáng.
τ τ = i F F gọi là hệ số xuyên sáng. ⇒ ρ + α + τ = τ
Chơng II
thiết kế hệ thống chiếu sáng
2.1. thiết kế chiếu sáng
1. Đặt vấn đề
ánh sáng là phần quan trọng không thể thiếu đợc trong quá trình sản xuất ở
các nhà má, xí nghiệp công nghiệp. Trong bất kỳ một xý nghiệp nào ngoài chiếu sáng tự nhiên còn có chiếu sáng nhân tạo. Sở dĩ nh vậy vì chiếu sáng điện có nhiều u điểm thiết bị đơn giản, sử dụng thuận tiện giá thành rẻ tạo đợc ánh sáng gần giống ánh sáng tự nhiên. Để đảm bảo sản xuất, đảm bảo chất lợng sản phẩm đợc tốt, năng suất lao động cao, đảm bảo an toàn cho công nhân.
Trong phân xởng của xí nghiệp nếu ánh sáng không đủ công nhân xẽ phải làm việc trong trạng thái căng thẳng hại mắt hại sức khỏe, kết quả gây ra hàng loạt phế phẩm năng suất lao động giảm v v… Ngoài ra còn có nhiều công việc không thể tiến hành đợc nếu thiếu ánh sáng hoặc ánh sáng không gần giống với ánh sáng tự nhiên.
Trong thiết kế chiếu sáng vấn đề quan trọng là phải quan tâm đáp ứng nhu cầu độ rọi và hiệu quả chiếu sáng đối với thi giác, ngoài độ hiệu quả chiếu sáng còn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, sự lựa chọn hợp lý các chao chụp đèn, sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo kinh tế - kỹ thuật vừa đảm bảo mỹ quan.
Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau:
∗ Không bị lóa mắt:
Vì cờng độ ánh sáng sẽ làm cho mắt có cảm giác lóa, thần kinh căng thẳng, thị giác mất chính xác.
∗ Không lóa do phản xạ:
ở một số vật các tia phản xạ khá mạnh và trực. Do đó khi thiết kế cũng phải chú ý đến điều này.
∗ Không có bóng tối:
ở nơi sản xuất các phân xởng không nên có bóng tối mà phải sáng đồng đều, có thể quan sát đợc toàn bộ phân xởng. Muốn khử các bóng tối cục bộ thờng sử dụng bóng mờ và treo cao.
∗ Phải có độ rọi đều:
Để khi quan sát nơi này qua nơi khác để mắt không bị điều tiết nhiều. ∗ Phải tạo đợc ánh sáng giống ánh sáng ban ngày:
Để thị giác đánh giá đợc chính xác.
2.2. trình tự thiết kế chiếu sáng.
Trong quá trình thiết kế, ta chỉ thiét kế hệ thống chiếu sáng nhân tạo trong không gian kín. Một cách tổng quát thiết kế chiếu sáng thông qua hai giai đoạn:
∗ Thiết kế sơ bộ về giải pháp hình học đó là không gian chiếu sáng và vị trí đặt thiết bị chiếu sáng.
∗ Kiểm tra độ rọi khác nhau đợc thực hiện một cách chính xác bằng cách sử
dụng một trong các tiêu chuẩn để kiểm tra mức độ tiện nghi của thiết bị. Thiết kế chiếu sáng đợc tiến hành theo trình tự sau:
1. Chọn độ rọi.
Chọn độ rọi ngang chung trên bề mặt làm việc, còn gọi là bề mặt hữu ích có độ cao trung bình là 0,85 m so với mặt sàn. Độ rọi này phụ thuộc vào bản chất của từng địa điểm vào tính năng thị giác liên quan đến tính chất công việc đến độ moỉ mắt của ngời lao độngvà liên quan đến môi trờng chiếu sáng, thời gian sử dụng hàng
ngày…
2. Chọn loại đèn
Việc lựa chọn đèn thích hợp nhất trong số các loại đèn chính đã trình bày ở phần trên dó là: Đèn sợi đốt, đèn phóng điện, đèn huỳnh quang theo các tiêu chuẩn sau:
•Hiệu suất ánh sáng của đèn. •Chỉ số màu IRC
•Nhiệt độ màu ( biểu đồ Kruithof).
•Việc sử dụng tăng cờng hay gián đoạn các địa điểm. •Tuổi thọ các đèn.
Do đó cần phải loại trừ liên tiếp, tạm thời bỏ qua công suất của nguồn.
3. Chọn kiểu chiếu sáng bộ đèn.
Thờng gặp nhất là kiểu chiếu sáng trực tiếp ( hơn 90% ánh sáng chiếu xuống dới ) và bán trực tiếp ( từ 60% đến ( 90% ánh sáng chiếu xuống dới ). Kiểu chiếu sáng phụ thuộc vào bản chất địa điểm có tính đến khả năng phản xạ của thành.